蛋白质立体化学修饰的离子淌度质谱研究进展

蛋白质立体化学修饰是一类低丰度、与人类多种疾病相关的翻译后修饰,由于其并未改变蛋白质的分子质量,难以通过传统的蛋白组学鉴定方法进行发现与鉴定。离子淌度质谱(IM-MS)技术依据不同离子在漂移管中与缓冲气体碰撞后迁移速率的不同而快速分离离子,提供了一种基于构象、电荷数、尺寸和分子质量的分离手段,已在蛋白质立体化学修饰的鉴定与分离分析中取得了阶段性进展。本文从非变性离子淌度质谱实验的角度出发,介绍了漂移管离子淌度仪、行波离子淌度仪、微分迁移率分析仪、高场不对称离子淌度仪以及捕获离子淌度仪等5种商业化离子淌度仪的性能。在此基础上,总结了立体化学修饰高分辨离子淌度质谱分离分析与鉴定方法的最新研究进展,同时介绍了立体化学修饰调控的配体-受体相互作用的结构质谱表征策略,尤其对碰撞诱导去折叠技术在复合物手性构象差异中的研究进行阐述。最后,展望了基于IM-MS的立体化学修饰鉴定与定量等研究方向,以期为立体化学修饰的下一发展阶段提供参考。     

基于离子淌度质谱技术的离子光谱研究进展

离子光谱结合了质谱的高灵敏度和光谱的分子结构特异性的优势,可对蛋白质、多肽、糖类、寡核苷酸等复杂体系进行结构表征和鉴定。但当存在同分异构体时,离子光谱难以从叠加的谱图中得到单个异构体的光谱信息。离子淌度质谱技术可通过区分待测离子质荷比和分子空间尺寸差异来实现异构体的分离。离子淌度可以对异构体分离后分别引入到后续的光谱和质谱分析中,减少了由异构体引起的光谱叠加问题,光谱可以进一步验证离子淌度的分离效果,因此质谱、光谱、离子淌度谱的有机结合在得到异构体精确光谱的同时,也为离子淌度质谱分析带来了新的维度和深度。本文概述了近20年来基于各类离子淌度质谱技术的光谱仪器发展和应用情况,总结目前存在的问题,并展望多维度结构质谱的新需求。     

傅立叶变换-离子回旋共振质谱法在蛋白质分析中的应用

对傅立叶变换 -离子回旋共振质谱 (FT/ICRMS)的仪器特点及 FT/ICRMS在研究蛋白质结构鉴定、蛋白质翻译后修饰和蛋白组学中的应用等方面进行了综述和讨论。给出参考文献 4 5篇     

四极离子阱阱内离子解离技术的研究进展

准确高效的离子解离技术对串联质谱分析方法具有非常重要的影响。四极离子阱可以存储离子，实现离子选择存储或逐出并进行多级质谱分析，适合各种解离技术在阱内的实施。由于生物质谱分析等研究工作对分子结构鉴定的需求，研究人员陆续开发了一系列阱内离子解离技术，推动了相关仪器与应用的发展。本文在离子阱几何结构和阱内离子运动规律的基础上，对是否依赖背景气体碰撞的两类阱内离子解离技术进行综述。其中，将依赖于背景气体碰撞的解离技术分为基于共振激发和非共振激发两类，归纳了每种解离技术的实施过程、解离特点及应用，并对各种解离技术存在的问题以及未来的研究方向进行总结。     

离子迁移谱-质谱技术及其在蛋白质糖基化研究中的应用

糖基化是生物体内重要的蛋白质翻译后修饰（PTM）。基于质谱的检测技术,特别是液相色谱-质谱（LC-MS）联用技术是糖基化研究的常规手段。然而,由于糖基化存在复杂的异构现象,大多数基于质谱的分析技术在区分其异构体时存在困难。离子迁移谱（IM）是一种基于离子在气相中的形状和电荷进行分离的技术,能够为质谱分析提供新的分离维度。离子迁移谱-质谱（IM-MS）技术具有较强的区分异构体的能力,在蛋白质糖基化研究中的潜力越来越受到重视。本文总结了IM-MS技术的类型和基本原理,及其在蛋白质糖基化研究中的进展,如对完整糖蛋白、完整糖肽和聚糖的研究,并展望了其应用前景。     

非变性离子淌度质谱在蛋白质结构及构象疾病研究方面的应用

离子淌度质谱技术可以分离空间尺寸或构象不同的离子,能够在近似生理条件下表征蛋白质及其复合物的构象,可提供蛋白质及其复合物的构象稳定性及异质性、化学计量比等多重信息,已成为蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究的重要手段。非变性离子淌度质谱还具有灵敏捕获蛋白质构象动态转变的特点,适用于低浓度、高异质性的蛋白混合物分析。本文综述了离子淌度质谱的基本原理、获取数据及信息形式、以及在蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究领域的应用进展,重点关注其在蛋白质错误折叠、聚集动力学及与配体相互作用的应用研究。     

行波离子迁移质谱技术在蛋白质结构研究中的应用

离子迁移(ion mobility)是一种在分子离子化后,非溶液环境下的分离技术。与依靠离子质量与电荷比进行分离的质谱技术不同,离子迁移是根据离子形状与电荷比实现分离的。因此,离子迁移技术可以实现对质量相同而形状不同的离子分离,其与质谱技术联用可为研究者提供更加丰富的结构信息。最新发展的行波离子迁移技术大大提高了灵敏度和分离速度,适用于研究天然浓度条件下的蛋白质,其在蛋白质单体折叠与去折叠以及蛋白复合体亚基组装的研究中已崭露头角。     

基于离子淌度质谱的代谢物碰撞截面积测量方法和数据库研究进展

代谢组学旨在全面系统地分析复杂生物样本中的代谢物。近年来,离子淌度质谱（IM-MS）技术快速发展,为代谢组学分析提供了强大的技术支撑。离子淌度质谱根据代谢物的化学结构进行气相分离,其衍生的碰撞截面积（CCS）可作为一种新的物理化学性质,辅助用于鉴定已知和未知代谢物的化学结构。碰撞截面积在代谢组学中的应用需要确保对其准确测量,同时需要构建高覆盖、高准确的碰撞截面积数据库。本文旨在介绍常见的不同类型商业化离子淌度质谱及其对小分子代谢物碰撞截面积测量和校正的原理,归纳目前可用于代谢组学应用的碰撞截面积数据库,并展望碰撞截面积在代谢组学中的应用。     

布鲁克-道尔顿开发成功基于HCTultra^TM离子阱质谱的蛋白翻译后修饰的分析工具

5月31日，布鲁克-道尔顿公司向外界宣布，一款专门为该公司顶级离子阱质谱HcTultra?开发的电子转移解离(ETD)模块问世。对于多肽和蛋白质碎片的鉴定过程而言，ETD技术能够保证重要的翻译后修饰的蛋白(PTMs)功能不遭到破坏，如磷酸化或糖基化等。科学家利用带有ETD模块的高性能离子阱质谱，可以非常容易对多肽进行测序工作。此外，这项技术还可以同时鉴别各种PTMs的类型及其位置。     

基于离子淌度-质谱技术分析小分子代谢物的研究进展

近年来,不同原理的离子淌度技术相继出现,与质谱技术相结合已广泛应用于许多领域。在小分子代谢物分析中,氨基酸的手性识别、聚糖的结构解析、脂质的结构表征和类固醇的分析十分重要,但由于小分子代谢物化学性质迥异,且普遍存在同分异构现象,增加了分析难度。离子淌度-质谱(IM-MS)技术为复杂基质中小分子代谢物的快速分离和分析提供了新思路,根据离子的质荷比、碰撞截面积(CCS)和结构信息,可快速区分、表征小分子代谢物及其同分异构体。本文介绍了离子淌度-质谱(IM-MS)的主要类型及其在小分子代谢物分析中的应用情况和存在的不足,并展望其发展前景。     

非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的研究进展

非变性条件下的蛋白质研究可以提供更准确的高级结构信息,为“序列-结构-功能”关系解析提供更接近生理条件的分子基础。非变性质谱(native MS)是在非变性条件下对目标蛋白质进行质谱分析的技术。近年来,非变性质谱在蛋白构象、蛋白质非共价相互作用以及蛋白质组装复合物等高阶结构解析中发挥着不可替代的作用,并逐渐成为结构生物学研究的重要支撑方法之一。本文总结了非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的发展现状,并提出了非变性结构质谱领域现阶段的技术瓶颈与潜在的解决策略,主要包含原位分析能力和结构分辨率的提升这两方面。     

四极杆线性离子阱系统和预存干涉波的傅里叶逆变换技术

本文在回顾四极杆线性离子阱结构和原理的基础上,阐释了线性离子阱的电子系统和串联质谱的核心技术原理,介绍了预存干涉波的傅里叶逆变换技术在四极杆线性离子阱中的应用,特别是用于选择母离子。四极杆线性离子阱的加工精度要求适中、成本低、电路设计和控制(包括射频和直流)相对容易,使其在研发方面具有较大优势。线性离子阱特有的MS^n、碰撞冷却、较高的灵敏度和分辨率,以及选择性的离子储存和激发能力都使其拥有广阔的应用前景。预存干涉波的傅里叶逆变换技术的应用使得母离子被特异性驻留,而非母离子通过共振被甩出,提高了线性离子阱的分析能力。     

非变性质谱相关技术的研究进展

蛋白质与其他分子的相互作用几乎在所有的生命活动中起着核心调控作用,这些相互作用力和形成的蛋白质复合物是现代生命科学的研究重点。由于传统的生物物理技术对蛋白质复合物和相互作用的研究存在样品纯度要求高的限制,因此迫切需要新技术的出现,为结构生物学和相互作用组学的研究提供补充。质谱技术可以从原理上对混合样品进行检测,降低对样品纯度的要求,其中非变性质谱展现出强大的连接与互补作用。本文从样品制备、离子源、质量分析器、质谱联用技术等4方面介绍非变性质谱相关技术及近年来的研究进展,并总结分析未来面临的挑战以及发展方向。     

二次离子质谱的一次离子光学系统

二次离子质谱仪作为一种强大的表面分析工具,在表面分析领域有着非常广泛的应用。本文报道了一种用于二次离子质谱仪的一次离子光学系统,它可以对电子轰击电离源产生的一次离子进行有效的加速与聚焦,形成稳定的、能量在0～5kV范围内连续可调的离子束流。同时,该光学系统可以在两种聚焦模式下工作,产生两种不同性能的离子束流。实验结果表明,采用电子轰击电离源作为一次离子源的条件,该离子光学系统能够将离子束聚焦至直径为20μm的束斑,其一次离子束流密度最高可达到503.2mA/cm2,可以实现对一般样品(如材料或生物样品)的表面成分分析。     

傅里叶变换-离子回旋共振质谱

本文介绍了傅里叶变换-离子回旋共振质谱(FT-ICRMS)的基本原理、发展历史、仪器特点。与其它类型质谱相比较,FT-ICRMS具有超高质谱分辨率、高质量测量准确度、回旋池内现场反应等显著优点,有望在多种学科的研究中得到更广泛的应用。